第5章 试验误差分析与数据处理.ppt

5.1 概述 5.2 间接测定值的推算 5.3 静力试验误差分析 5.4 试验结果的表达方法 5.5周期振动试验的数据处理 5.6实验模态分析简介 （1）了解试验误差的概念 （2）掌握试验数据处理的内容和步骤 （3）掌握测试数据的误差计算 定义： 试验中采集到的数据是数据处理所需要的原始数据，但这些原始数据往往不能直接说明试验的结果或解答试验所提出的问题。将原始数据经过整理换算、统计分析及归纳演绎后，得到能反映结构性能的数据、公式、图表等，这样的过程就是数据处理。 5.1 概 述 试验量测方法可分为直接量测和间接量测两类。 直接量测：将被测试的物理量和所选定的度量单位进行比较 间接量测：根据各个物理量之间已知的函数关系，从直接测定的某些量的数值计算另一些量。 例如，将采集到的应变换算成相应的力、他移及曲率等。因此，为进行间接测定值的推算，量测人员应该熟悉试验对象的各个物理量之间的相互关系，这样才能用最方便、可靠、经济、有效的手段得到所需要的数据。 5.2 间接测定值的推算 5.3 静力试验误差分析 被最测物理量的真实值与量测值之间的差别称为误差 。 5.3.1 误差的概念 （2）误差的分类： ⑴过失误差 过失误差主要是由于量测人员粗心大意、操作不当或思想不集中所造成的，例如读错数据、记录错误等。 ⑵系统误差 系统误差通常是由于仪器的缺陷、外界因素的影响或观测者感觉器官的不完善等固定原因引起的，难以消除其全部影响。 ⑶随机误差 在消除过失误差和系统误差后，量测数据与真实数据之间仍然有着微小的差别，这是由于各种随机(偶然)因素所引起的可以避免的误差，其大小和符号各不相同，称为随机误差。 （1）定义 5.3.2 误差理论基础 无论是采用直接量测方法还是间接量测方法，严格地说，是测不到任何物理量的真实值的，试验所能得到的仅是某物理量的近似值。于是，需要找到近似值与真实值之间的关系，从而在一组观测值中确定—个最或然值，用它来代表所测试的那个物理量。 在土木工程试验中，许多数据的随机误差，诸如力学参数、材料强度等，大多服从正态分布。 （1）量测值的误差分布规律 （2）误差的表示方法 算术平均值： 标准误差： 变异系数： 5.3.3 量测值的取舍 剔除数据需要有充分的依据：按照统计理论，绝对值越大的随机误差出现的概率越小，且其数值总是限于某一范围。因此，可以选择一个“鉴别值”去与误差相比较，当误差的绝对值大于“鉴别值”时，则认为该数据中存在有过失误差。可以将其剔除。 过失误差的定义： 凡是在量测时不能作出合理解释的误差均可视为过失误差。 剔除过失误差的理论依据： 剔除过失误差的方法： ⑴三倍标准误差准则 ⑵肖维纳(Chauvenet)准则 5.3.4 间接测定值的误差分析 量测可分为直接量测和间接量测。间接量测就是用其它几个直接量测的量的函数来表示 被量测的物理量。 例如，材料单向弹性应力计算： σ= E ε 式中：σ—材料应力; E—材料弹性模量; ε—材料应变。 5.4 试验结果的表达 1、列表表示法： 列表法的优点是简单易行，形式紧凑，便于数据的比较和参考。列表时，表的名称应简明扼要，对于表格中那些不加说明即可了解的名称及单位，应尽可能用符号表示，数字的写法应整齐统—。至于表格的具体形式、内容，则应随不同试验而有所不同，具体应根据试验情况及要求而定。 2、图形表示法： 折线图 动态曲线图 形态图 3、经验公式表示法： （1）经验公式的选择 最小二乘法 分组平均法 （2）多元线性回归分析 自变量为： 回归系数为： 5.5 周期振动试验的数据处理 5.5.1 简谐振动 类似于图5一5所示的简单的正弦或余弦振动曲线称为简谐振动，诸如 振幅、振动频率、阻尼比、振型等数据一般均可直接在振动记录图上进行 分析。 5.5.2 复杂周期振动 对于复杂周期振动，常用的分析方法是将这类周期性曲线用傅立叶级 数表示，求出各次谐波的振幅和相互的相位关系，这样的分析一般称为频 谱分析。 5.6 实验模态分析简介 在传统的结构动力学分